Разработка технологического процесса изготовления изделия "Направляющая"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка технологического процесса изготовления изделия "Направляющая"

Введение

Цель работы - разработка технологического процесса изготовления изделия «Направляющая», которое служит для установки в сборку. При проектировании технологического процесса необходимо подобрать оборудование и технологическую оснастку, необходимую для изготовления детали. Согласно техническому заданию (изготовление одной детали) - тип производства будет единичным, следовательно, с учетом этих требований и следует подбирать все параметры. Оборудование используется универсальное, так как с его помощью можно выполнять самые различные операции с необходимой точностью. Технологическая оснастка также универсальная, например, патрон трехкулачковый самоцентрирующий, тиски машинные и др.

Заготовка выбирается в зависимости от габаритных размеров и формы детали. Поскольку изделие несложное, то выбирается заготовка в виде круглого сортового проката, так как это самая доступная форма заготовок.

Одной из важнейших задач технологии машиностроения является: сокращение удельного веса механической обработки резанием за счет повышения точности обработки заготовки, приближения формы и размеров заготовки к форме и размерам детали, а так же экономичности их изготовления. Необходимость экономии материальных ресурсов предъявляет высокие требования к рациональному выбору заготовок, к уровню их технологичности, в значительной степени определяющей затраты на технологическую подготовку производства, себестоимость, надежность и долговечность изделий.

Машиностроение располагает большим количеством способов получения деталей, необходимых народному хозяйству. Это многообразие с одной стороны дает возможность существенно повысить эксплуатационные характеристики машин и механизмов за счет использования, а в некоторых случаях и улучшения свойства исходного материала, с другой - создает большие сложности при выборе рационального, экономичного способа получения той или иной детали.

1. Описание конструкции и принцип работы изделия

Деталь «Направляющая» входит в состав сборочной единицы «Клапан сетевой обратный».

Обратный осевой клапан предназначен для предохранения газопроводной сети с горючим газом от случайного попадания в неё воздуха. При падении давления клапан перекрывает газопровод, исключая возможность обратного тока газа (от потребителя) и предотвращая образование в газопроводе взрывоопасной газокислородной смеси.

Клапан закрепляют в газопроводной сети при помощи накидной гайки 4 и штуцера 5. При работе горючий газ поступает под давлением в обратный сетевой клапан со стороны ниппеля 3. Газ давит на шарик 6 и, преодолевая усилие пружины 8, отжимает его от конического отверстия корпуса 1. В образовавшееся отверстие газ проходит в газопроводную сеть через штуцер.

В случае взрыва газокислородной смеси в сети газопровода за клапаном образуется повышенное давление, которое, действуя в обратном направлении через штуцер 5 на шарик 6, прижимает его к коническому отверстию корпуса, исключая возможность проникновения взрывоопасной смеси к баллону с горючим газом.

2. Описание конструкции детали

Деталь «Направляющая» служит для установки в сборку «Клапан сетевой обратный».

Изделие выполнено из сортового проката:

Круг .

Точность изготовления соответствует квалитету 9. Параметры детали: максимальная длина 59 мм, максимальный диаметр 46 мм. На двух концах изделия выполнена резьба М30x1.5, просверлено боковое отверстие диаметром 8 мм. Изделие достаточно технологично, поскольку применяется стандартная технологическая оснастка при ее изготовлении.

Таблица 1. Характеристика изделия

Размер по чертежу	Номинальный размер	Квалитет	Предельные отклонения	Предельные размеры	Допуск Т, мм	Шероховатость поверхности, vRa 6,3
			Es, (es), мм	El, (ei), мм	D(d) H б, мм	D(d), H м, мм
М30 x1.5	М30 x1.5	9	0	-0.009	М30 x1.5	7.991	0.009	vRa 3,2
46	46	9	0	-0.180	46	45	0.180	vRa 6,3
43h9	43	9	0	0	43	42,938	0.150	vRa 1.6

3. Характеристика типа производства

Поскольку изготавливается одно изделие, тип производства можно считать единичным. Единичным называется такое производство, при котором изделие выполняют в одном или нескольких экземплярах, как правило, повторно таких изделий почти никогда не изготовляют. Такое производство существует в тяжелом и химическом машиностроении, судостроении и т.д.

В единичном производстве применяются универсальные станки, универсальные приспособления и режущие инструменты, обеспечивающие обработку разнообразных деталей. Установка и выверка заготовок осуществляются с помощью разметки и универсальных измерительных средств. Точность изготовления детали контролируется различными универсальными измерительными инструментами: штангенинструмент, микрометрами, индикаторами и др.

Квалификация рабочих при единичном производстве должна быть высокой.

Производительность труда значительно ниже в связи с тем, что производство единичное, себестоимость детали выше, чем при серийном и массовом производстве.

4. Характеристика материала

Для изготовления изделия требуется качественная углеродистая сталь 20 ГОСТ 1050-88. Качественные углеродистые стали выплавляют в электропечах, кислородных конвекторах и мартеновских печах. Качественные стали различают по химическому составу и механическим свойствам.

К качественным сталям предъявляют более жесткие требования по содержанию вредных примесей чем к сталям обычного качества (серы не более 0,04%, фосфора не более 0,035%).

Качественные углеродистые стали маркируются двузначными цифрами 05, 10, 15, …., 60, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента.

По содержанию углерода, качественные углеродистые стали подразделяются на низкоуглеродистые (0,05…0,3% углерода), среднеуглеродистые (0,3 … 0,6% углерода) и высокоуглеродистые конструкционные (0.6…1,0% углерода).

Таблица №2. Химический состав стали

Марка стали	Химический состав, %
	Fe	C	Mn	Ni	Cr	P	S	Si
Cталь 20 ГОСТ 1050 - 88	~98	0,17 - 0,24	0,35 - 0,65	до 0,25	до 0,25	до 0,04	до 0,04	0,17 - 0,37

Таблица №3. Механические свойства стали

Материал: сталь 20 ГОСТ 1050 - 88
ут Н/мм2 (кгс/мм2)	ув Н/мм2 (кгс/мм2)	д, %	ш	б, кГс·м/см2
245 (25)	410 (42)	25	55	5-5,5

5. Выбор, обоснование и расчёт параметров заготовки

В разрабатываемом технологическом процессе годовая программа выпуска равна единице. Следовательно, в качестве заготовки применяем прокат. Размеры заготовки зависят от величины припуска на механическую обработку.

Припуск рассчитывается двумя методами:

- опытно-статическим

- расчётно-аналитическим.

Опытно-статический метод базируется на математической обработке опытных данных множества заводов. Припуски, рассчитанные этим методом, как правило, имеют завышенную величину. Более оптимальные припуски даёт второй метод.

Для поверхности вращения формула для расчёта припуска имеет вид:

2Z_{мин i} = 2 (R_Zi + T_i-1 + vс_i-1² + е_i²)

где Z_{мин i} - минимальный припуск, в мкм, на сторону на данной i-операции;

R_Zi-1 - высота микронеровности, в мкм, полученная на предшествующей операции;

с_i - суммарная величина пространственных отклонений, в мкм, полученная на предшествующей операции;

е_i - погрешность установки, в мкм, на данной операции.

с = vс_к² + с_см²

где с_к - величина коробления проката, в мкм;

с_к = Д_к

В расчётах с_см = 200 мкм.

Выбор и характеристика оборудования

Поскольку заготовку необходимо обработать на токарном и сверлильном станках, то выбор их характеристик осуществляют по паспорту станков.

Станки для обработки в ходе технологического процесса заготовки, также как оснастка и измерительный инструмент, подобраны с учетом типа производства (единичный тип производства), проводимых технологических операций (точение, фрезерование, зенкерование), а также размера самой заготовки. Таким образом, в ходе технологического процесса деталь может быть изготовлена на следующих двух станках: токарно-винторезный 16К20 и настольный сверлильный станок 2М112.

Токарно-винторезный 16к20

Токарно-винторезный станок 16К20 предназначен для выполнения разнообразных токарных работ: обработки наружных и внутренних цилиндрических и конических поверхностей, нарезания различных наружных и внутренних резьб. Станки оснащены механическим фрикционом, приводом быстрых перемещений суппорта, задняя бабка имеет аэростатическую разгрузку.

Техническими параметрами, по которым классифицируют токарно-винторезные станки, являются наибольший диаметр D обрабатываемой заготовки (детали) или высота центров над станиной (равная 0,5 D), наибольшая длина L обрабатываемой заготовки (детали) и масса станка. Ряд наибольших диаметров обработки для токарно-винторезных станков имеет вид: D = 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000 и далее до 4000 мм.

Наибольшая длина L обрабатываемой детали определяется расстоянием между центрами станка. Выпускаемые станки при одном и том же значении D могут иметь различные значения L. По массе токарные станки делятся на легкие - до 500 кг (D = 100 - 200 мм), средние - до 4 т (D = 250 - 500 мм), крупные - до 15 т (D = 630 - 1250 мм) и тяжелые - до 400 т (D = 1600 - 4000 мм).

Рис. 1. Токарно-винторезный станок 16К20

Таблица №4. Техническая характеристика токарно-винторезного станка 16К20

Характеристика	Значение
Наибольший диаметр обработки, мм: Над станиной Над поперечным суппортом	400 200
Наибольший диаметр обрабатываемого прутка, мм	50
Расстояние между центрами, мм	710, 1000, 1400, 2000
Частота вращение шпинделя, об/мин	12,5 - 1600
Подача, мм/об: Продольная Поперечная	0,05 - 2,8 0,025 - 1,4
Шаг нарезаемой резьбы: метрической, мм дюймовой (число ниток на 1»)	0,5 - 112 56 - 0.5

Настольный сверлильный станок 2М112

Настольный сверлильный станок 2М112 предназначен для сверления отверстий в деталях из цветных и черных металлов, а также других материалов - дерево, пластик диаметром сверления не более 12 мм. Станок 2М112 позволяет выполнять следующие сверлильные операции:

- сверление

- рассверливание

- зенкерование

Станки могут с успехом использоваться для работы в домашних мастерских, школах, а также на малых предприятиях с небольшими объемами производства. Отсчет глубины сверления осуществляется по круговому лимбу штурвала. Перекинув ремень на шкивах, можно перейти на пять других частот вращения шпинделя. Простота конструкции обеспечивает легкость управления, надежность и долговечность станков. Станок 2М112 производится в настольном варианте и благодаря небольшим габаритам и весу легко умещается на слесарном столе, тумбе.

Таблица №5. Техническая характеристика сверлильного станка 2М112

Характеристика	Значение
Наибольший диаметр сверления, мм	12
Вылет шпинделя, мм	200
Расстояние от нижнего конца шпинделя до плиты, мм	20-400
Конус шпинделя Морзе	В 18
Число скоростей шпинделя	5
Пределы частоты вращения шпинделя, об/мин	450-4500
Размеры рабочей поверхности стола, мм	250х250
Мощность электродвигателя, кВт	0,55
Габаритные размеры, мм	795х370х950
Масса, кг	120



Рис. 2. Настольный сверлильный станок 2М112

Выбор и характеристика технологической оснастки.

Поскольку изделие обрабатывается на токарном и сверлильном станках, то и приспособление выбирают для всех перечисленных станков.

1. Приспособления для токарного станка: патрон трехкулачковый самоцентрирующий. Служит для установки заготовок при точении.

Таблица №6. Характеристика патрона трехкулачкового

D	250
D1	65
H	85
H1	95

Рис. 3. Патрон трехкулачковый самоцентрирующий.

2. Приспособления для сверлильного станка: призма.

Служит для закрепления заготовок типа вала на столе сверлильного станка.



Рис. 4. Призма

Обоснование и выбор режущего инструмента

Таблица №7. Режущий инструмент для режущего станка

Резцы	Размеры поперечного сечения стержня	Длина резца L	m
	H	B
Проходной отогнутый	16…32	10…20	100, 120, 140, 170	7…14
Отрезной	8…32	8…20	50,60,70,80,100, 120,140,170	-
Проходной упорный
Резьбовой

Рис. 5. Резец проходной отогнутый

Рис. 6. Резец отрезной



Рис. 7. Резец проходной упорный

Рис. 8. Резьбовой резец.

Сверло спиральное с коническим хвостовиком (Р6М5 ГОСТ 10903 - 77)

Рис. 9. Сверла спиральные

Таблица №8. Геометрические параметры сверла спирального

Тип сверла	ГОСТ	d, мм
С коническим хвостовиком	10903 - 77	16

Зенкер с коническим хвостовиком (Р6М5 ГОСТ 10903 - 77).

Рис. 10. Зенкер с коническим хвостовиком

Таблица №9. Геометрические параметры зенкера

Тип зенкера	ГОСТ	d, мм
С коническим хвостовиком	10903 - 77	18

Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком (Р6М5 ГОСТ 10903 - 77)

Рис. 11. Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком

Таблица №10. Геометрические параметры сверла спирального

Тип сверла	ГОСТ	d, мм
С цилиндрическим хвостовиком	10903 - 77	8

Обоснование и выбор измерительного инструмента

Штангенциркуль ШЦ-I.

Штангенциркули типа ШЦ-I имеют губки для измерения внешних и внутренних размеров деталей, а так же линейку для определения глубины.

Таблица №11. Параметры штангенциркуля ШЦ-I

Наименование	Тип штангенинструмента	Основные параметры, мм
		Предел измерения	Отсчёт	Вылет губок
С двусторонним расположением губок	ШЦ - I	0 - 125	0,1	40

Организация рабочего места

Рабочим местом токаря называется участок производственной площади, закреплённый за данным рабочим и предназначенный для выполнения токарной работы. Рабочее место оснащается в соответствии с характером выполняемых работ на токарном станке, применяемых приспособлений, режущего и измерительного инструмента.

На рабочем месте токаря находятся: станок, шкафчик с режущими измерительными инструментами и принадлежностями к станку, заготовки и готовые детали.

Рациональная организация рабочего места токаря предусматривает наиболее удобные для производительной работы планировку и размещение заготовок, приспособлений и инструментов, обеспечение безопасности работы, установление и поддержание чистоты, порядка и нормальных условий труда на рабочем месте, организацию бесперебойного обслуживания его всем необходимым.

Рациональная организация рабочего места, постоянное совершенствование и поддержание его в должном порядке составляют характерную особенность передовых методов работы. Изм.

Требования безопасности труда в механических цехах

Несчастные случаи в механических цехах могут произойти по ряду причин. Основными из них являются неисправность электропроводки, неисправность станка, инструмента и станочных приспособлений, отсутствие ограждения открытых механизмов станка, недостаточный инструктаж со стороны администрации, недостаточное знание рабочим правил техники безопасности, а также неосторожность самого рабочего.

При работе на станке с отдельным электродвигателем причиной несчастного случая может быть неисправность проводки. Электрический ток, проходя через тело человека, может привести к ожогам и даже смерти. Прикосновение к незащищенным или плохо изолированным проводам электродвигателя или к его пусковой электроаппаратуре смертельно, так как она находится под напряжением 220 в и выше. Смертельные случаи возможны и при меньшем напряжении (до 40-50 в).

Вследствие повреждения или плохого качества изоляции станок, электродвигатель и электроаппаратура могут оказаться под электрическим напряжением. Вполне безопасны лишь те металлические части, которые заземлены. Поэтому согласно правилам техники безопасности станки должны быть обязательно заземлены.

При обнаружении неисправности электродвигателя или осветительной аппаратуры, а также при повреждении изоляции электропроводов необходимо немедленно сообщить об этом мастеру и дежурному электромонтеру.

Часто несчастные случаи при работе на токарных станках происходят от неправильного и невнимательного обращения токаря с обрабатываемой деталью или вращающимися деталями станка - валами, шкивами, ремнями, зубчатыми колесами и др. Несчастные случаи при токарных работах возможны также от порезов стружкой.

Для устранения несчастных случаев при работе на токарных станках необходимо строго выполнять правила техники безопасности:

- применять предохранительные и оградительные устройства у станков; следить за их исправным состоянием и никогда при работе не снимать со станка;

- не работать на станке без применения защитных от стружки приспособлений;

- применять безопасные приемы работы.

Освещение цехов имеет важное значение для безопасности работы. Отсутствие достаточного освещения часто является причиной несчастного случая. Освещение должно быть равномерным, не ослепляющим, но достаточным.

Загрязненный воздух в цехе может явиться причиной заболеваний. В цехах применяют искусственную вентиляцию, при помощи которой удаляют загрязненный воздух и подуют чистый. Применяют также естественную вентиляцию (проветривание помещения через фонари или окна).

Порядок и чистота на рабочем месте имеют важное значение для безопасной работы. На рабочем месте, не загроможденном заготовками, деталями, приспособлениями и инструментами, где все находится на своем месте, токарь в нужный момент быстро сможет предотвратить аварию. Пол должен быть чистым и сухим, чтобы рабочий не мог поскользнуться, упасть и ушибиться или попасть рукой или одеждой в движущуюся часть станка.

Причиной несчастных случаев может быть попадание не завязанных обшлагов рукавов, концов тесемок от спецодежды, не завязанных концов косынки во вращающиеся детали станка. Опрятность в одежде - необходимое условие работы. Токарь должен быть одет так, чтобы его одежда не могла быть захвачена движущимися частями станка.

Рабочий костюм надо плотно и полностью застегивать.

Одной из причин несчастных случаев является попадание стружки в глаза. При обработке чугуна, бронзы, латуни и других металлов со стружкой надлома, особенно при больших скоростях, можно засорить глаза. Не только ранение глаза, но даже мелкое его повреждение - царапина или укол - могут вызвать заболевание глаз, ухудшение зрения и даже слепоту.

Для защиты глаз рекомендуется применять очки.

При попадании в глаз стружки, пыли и т.п. нельзя не извлекать их самому, не прибегать к помощи товарища ввиду возможности повреждения глаза, нужно обратиться к врачу или к медицинской сестре.

Заключение

Работа выполнена в соответствии с заданием на письменную экзаменационную работу. В результате разработки технологического процесса принято решение по выбору оборудования и технологической оснастки для изготовления изделия в условиях единичного производства.

Оборудованием служит станок токарно - винторезный 16К20 и настольный сверлильный станок 2М112, которые позволяют изготовить изделие с заданной точностью.

Оснасткой служит:

- для токарной операции - патрон трехкулачковый самоцентрирующий;

- для сверлильной операции - призма.

Также приведены режущие инструменты, позволяющие придавать форму будущей детали: резцы токарные, свёрла спиральные, зенкер.

Измерительными инструментами служат: штангенциркуль ШЦ-1, а также наружный резьбовой проходной калибр М30x1.5.

Разработанный технологический процесс является универсальным и может быть применен на предприятиях машиностроительного профиля.

В работе приведены расчеты режимов резания и нормирование операций.

Список используемой литературы

1. Г.М. Ганевский, И.И. Гольдин. Допуски и технические измерения. Москва: Академия, 20001 - 287 с.

2. В.И. Новиков. С.Х. Схиртладзе. Станочник широкого профиля. Москва: Академия, 1999 - 382 с.

3. Б.И. Черпаков. Технологическая оснастка. Москва: Академия 2005 - 280 с.

4. С.В. Вологжанина. Материаловедение. Москва: Академия, 2004 - 590 с.

5. Л.И. Косовский. Справочник фрезеровщика. Москва: высшая школа, 1998 - 343 с.

6. Л.И. Вереина. Споавочник станочника широкого профиля. Москва: Академия, 2010 - 753 с.

7. С.Н. Зайцев. Справочник молодого токаря. Москва: Академия, 1998 - 357 с.

8. Б.И. Черпаков. Металлорежущие станки. Москва: Академия, 2007 - 451 с.

Б.И. Покровский. Слесарное дело. Москва: Высшая школа, 1997 - 343 с.

Размещено на Allbest.ru